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蒸汽爆破法

蒸汽爆破法,也稱為汽爆(Steam Explosion),是一種利用蒸汽在高溫高壓環境下對生物質進行預處理的物理化學技術。其工作原理如下:

原料處理:將原料置於高溫、高壓的環境中,使過熱液體潤脹原料,並讓蒸汽充分滲透進原料的孔隙。

壓力釋放:當瞬間解除高壓時(毫秒級,0.00875秒以內),原料空隙中的過熱液體迅速汽化,體積瞬間膨脹,導致細胞爆破。

效果:細胞壁破裂形成多孔結構,小分子物質從細胞內釋放,從而實現原料的物理和化學性質的變化。

蒸汽爆破的主要作用包括:

提高纖維素結晶度:在高溫、高壓蒸汽作用下,纖維素的結晶度提高,聚合度下降。

部分降解半纖維素和軟化木素:半纖維素部分降解,木素軟化,橫向連結強度下降。

機械斷裂作用:高壓蒸汽釋放時,已滲入纖維內部的熱蒸汽分子以氣流的方式從較封閉的孔隙中高速瞬間釋放出來,導致纖維發生一定程度上的機械斷裂。

氫鍵破壞作用:蒸汽爆破過程中,水蒸汽滲入纖維各孔隙中並與纖維素分子鏈上的部分羥基形成氫鍵。瞬間洩壓爆破使纖維素內各孔隙間的水蒸汽瞬間排除到空氣中,打斷了纖維素內的氫鍵。

蒸汽爆破技術的優勢在於它能夠避免化學處理的二次污染問題,並且提高了生物處理的效率。這項技術在生物質轉化領域具有廣闊的套用前景,例如在油菜籽等植物的處理中,可以提高油產量和其他有益成分的含量。